Entraînements principaux

Les entraînements principaux sont principalement des moteurs électriques synchrones et asynchrones à régulation en boucle fermée. Leurs applications incluent les moteurs en kit ou sous boîtier pour les tours, les fraiseuses et les rectifieuses, ainsi que pour les centres d'usinage. Les entraînements de broche traditionnels avec moteurs sous boîtier, généralement refroidis par air, sont également populaires comme entraînements principaux. Comparés aux électrobroches, ils sont moins coûteux compte tenu des coûts annexes des deux systèmes. D'une part, l'interposition de réducteurs permet d'adapter la vitesse de rotation et le couple à la tâche d'usinage. D'autre part, ces réducteurs génèrent des forces radiales indésirables, du bruit et une usure accrue.

Ces entraînements principaux utilisant des moteurs en kit avec broche intégrée sont devenus techniquement sophistiqués. L'absence de réducteurs et d'embrayages permet un mouvement de rotation centré sans contrainte de cisaillement. Ils se distinguent par leur fonctionnement régulier et leur usure minimale, et sont souvent utilisés pour l'usinage haute performance. La production d'entraînements à couple plus élevé reste encore coûteuse, car il faut soit intégrer un réducteur (planétaire) à la broche, soit choisir un moteur de puissance supérieure. Pour la maintenance préventive et l'entretien, des capteurs doivent être intégrés à la broche afin de surveiller et d'acquérir des données de mesure. Un refroidissement par huile, air ou glycol reste nécessaire.

Entraînements d'alimentation

Pour les entraînements d'avance, le choix se porte sur des systèmes électromécaniques ou hydrauliques. Dans le cas des entraînements électromécaniques, le servomoteur électrique à vis à billes domine actuellement le marché mondial. Il convertit le mouvement rotatif en mouvement linéaire. Les moteurs synchrones sous carter sont alors privilégiés, car ils doivent répondre à des exigences élevées en termes de positionnement, de synchronisation et de dynamique, plus que l'entraînement principal.

Grâce à sa grande rigidité statique, ce système d'entraînement traditionnel convient à de nombreuses applications, mais il est sujet à l'usure. Selon les conditions d'installation et les couples requis, le servomoteur est relié à la broche soit directement, soit, par exemple, par une courroie synchrone.

Les entraînements doivent offrir une résistance à l'usure, une rigidité et une dynamique élevées. Cette combinaison de caractéristiques permet une précision supérieure et un fonctionnement durable et sans problème par rapport à un assemblage à vis à billes comparable avec système de mesure de position indirecte.

Le régime de charge de l'entraînement est un facteur limitant son utilisation. Bien entendu, cela ne signifie pas que, pour les usinages impliquant des forces importantes, les vis à billes et les solutions d'entraînement hydrauliques peuvent être éliminées. Les éléments de support de la machine, tels que le capot à copeaux et sa vitesse de glissement maximale autorisée, et le guidage du chariot et son comportement amortissant, peuvent également limiter l'application. Les avantages des entraînements à moteur linéaire sont contrebalancés par les coûts d'investissement associés, qui ont jusqu'à présent empêché une percée mondiale de cette technologie d'entraînement.

Les entraînements d'avance hydrauliques sont recherchés lorsque leurs avantages sont significatifs, comme dans les espaces confinés, ainsi que pour les applications nécessitant une dynamique élevée et des forces d'avance importantes. De plus, l'entraînement d'avance hydraulique doit se positionner avec une précision micrométrique. Les applications pratiques démontrent que l'entraînement linéaire hydraulique fonctionne sans jeu, offre une longue durée de vie et est généralement plus résistant qu'un entraînement comparable à vis à billes. Avec les entraînements d'avance électriques, chaque performance spécifique (couple et vitesse de rotation) doit être installée. Un axe hydraulique, en revanche, peut prélever de l'énergie en fonction des besoins à partir d'un accumulateur de fluide hydraulique, réduisant ainsi la puissance d'entrée installée jusqu'à 80 %.

Entraînements auxiliaires

Une variété d'entraînements répond aux besoins d'une application d'entraînement auxiliaire. Parmi les fonctions d'entraînement auxiliaire des machines-outils, aucune tendance significative ne se dégage, et aucun système éprouvé ne se démarque. Le choix dépend de l'application.

Il n'est pas rare qu'un groupe de machines, doté d'une séquence de fonctions fermée, combine plusieurs entraînements. On en trouve des exemples dans les applications où des entraînements électromécaniques pour chariots à déplacement vertical ou diagonal sont utilisés en combinaison avec une compensation de poids hydraulique ou pneumatique. Dans ce cas, la compensation de poids peut être considérée comme un entraînement auxiliaire passif au sens large, dont la fonction est de compenser la force de poids de la masse déplacée. La compensation de poids peut être réalisée de plusieurs manières, le système hydraulique avec accumulateur de fluide hydraulique étant le plus courant. Si la force de poids à compenser est faible, un ressort à gaz pneumatique peut assurer cette fonction. Les avantages de ces solutions résident dans leur comportement dynamique adaptable ainsi que dans leur bilan énergétique favorable.

Les entraînements pneumatiques sont idéaux pour les appareils de manutention grâce à leur faible poids, leur structure de commande simple et la rapidité de leurs mouvements. Ces caractéristiques s'appliquent aux unités d'alimentation et de chargement de petites masses, intégrées au flux de pièces du processus de production. Le serrage des outils et des pièces sur les machines-outils est crucial, car il influence la précision et la répétabilité des opérations. Les pinces hydrauliques constituent un type particulier d'entraînement auxiliaire et sont utilisées dans les machines à chargement et déchargement de pièces sans surveillance, grâce à leur automatisation aisée. La densité de force élevée des éléments de serrage favorise la construction de dispositifs de serrage dans les espaces les plus réduits.

Conclusion

Il existe une gamme de concepts d'entraînement électriques, hydrauliques, électromécaniques et pneumatiques pour les machines-outils. L'équipe d'ingénierie doit déterminer le type d'entraînement le plus adapté à la tâche, en tenant compte de diverses contraintes. Un bon fournisseur d'automatisation, expert dans tous ces domaines technologiques, prendra en compte et conseillera ses clients dans ces décisions.